基于FPGA的线阵CCD驱动设计+源代码(2)
实验室现已完成采用以ARM为核心的嵌入式系统，并搭建Linux操作系统平台，在此基础上开发基于Qt库的用户操作界面，产生IPL所需的时钟控制信号。利用ARM对IPL输出光脉冲信号进行测量，对输出光脉冲的个数和脉冲宽度进行实时监测。
本论文是利用以上已具有的软硬件基础，从线阵CCD成像原理出发，设计实现基于FPGA的线阵CCD数据采集驱动系统的开发，完成对强脉冲的光谱测量的光电转化。通过对TOSHIBA公司的线阵CCD器件TCD1703C驱动时序关系的学习，利用可编程逻辑门阵列FPGA，在Altera公司的EDA软件Quartus Ⅱ7.0软件平台上结合Verilog HDL硬件描述语言进行开发，实现对线阵CCD 驱动时序和数据AD采样时钟的控制。Quartus Ⅱ7.0完成电路的输入、编译、仿真、下载等步骤，缩短了电路设计的周期，提高了电路设计的灵活性，使得电路具有了进一步发展的空间。最后对CCD驱动电路进行实验，得到的CCD信号稳定可靠，表明驱动电路很好地和CCD配合。
1.2 CCD的简介
CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)是于1969年由美国贝尔实验室的Willard S. Boyle和George E. Smith所发明的。由于CCD具有储存信号电荷后传输的功能，被广泛应用于内存、显示器、延迟单元等。到了70年代，贝尔实验室的研究员已经能用简单的线性装置捕捉影像，CCD就此诞生。
近年来，随着半导体技术的迅速发展，CCD的性能明显提高，已经研制出多种类型和规格的CCD，在很多方面获得广泛应用，除了空间探测和光谱测量以外，还用于扫描仪、微缩胶片读出器以及各种非接触尺寸测量、定位系统中。
由于CCD图像传感器具有很大的潜在市场和广阔的应用前景，近年来美国、日本等国家均投入了大量的人力、物力和财力，并在CCD图像传感器的研究和应用方面取得了令人瞩目的成果。其中提高CCD测试精度及数据采集速度是目前CCD应用热点研究课题，CCD的测试精度与系统分辨率本身有关，系统分辨率又同像素点数密切相关。随着超大规模微细加工技术的发展，近年来CCD像素高密度集成技术取得了突破性进展。
1.3 本论文的内容安排及简介
CCD图像传感器的基本功能是完成光信号电荷包的产生、存储、转移和输出。由于线阵CCD要在驱动脉冲的作用下工作，驱动脉冲的变化直接影响CCD的输出信号，所以其驱动电路的设计成为其应用的关键技术之一。由晶体振荡器构成的脉冲信号源产生主时钟脉冲，主时钟脉冲在FPGA器件的编程控制下产生多路驱动脉冲，在这多路驱动脉冲的作用下，线性CCD才能得到较为精准的输出信号波形。
本文利用Verilog HDL( 硬件描述语言) 编写线阵CCD驱动程序, 对TCD1703C 型号的CCD工作时序做了分析。在此基础上对TCD1703C驱动电路进行实验，得到稳定可靠的CCD输出信号。
本论文共分五章，除第一章绪论对本课题研究意义和本研究国内外研究现状进行论述外，其余各章主要内容如下；
第二章介绍CCD的基本原理，其中主要针对CCD的结构原理和线阵CCD的特点及优势作了较详细的介绍。
第三章为脉冲光光谱测量原理的介绍，及对选用的线阵CCD器件TCD1703C的特点的描述，设计驱动脉冲的频率。 另外对外部连接电路、A/D转换电路进行了简单的介绍。
第四章为驱动和控制模块设计，在简单介绍了可编程器件FPGA、可编程硬件描述语言Verilog HDL及编译软件Quartus Ⅱ7.0的特点和优势后，详细描述了编译程序的开发过程，并展示了部分源程序。
第五章为对本论文的结果的展示及分析。
2 线阵CCD驱动系统的工作原理
2.1 CCD的工作原理